基于区块链技术的链数稽核技术研究与应用

【摘  要】 基于对数字孪生技术及发展趋势的深入理解与研究，利用建模、大数据分析、模拟仿真等数字孪生技术孪生复刻国家会展中心外围数字实景，构建空间互联网时代的进博四叶草数字孪生体，实现云游进博、应急演练、态势感知等多场景应用，从而进一步夯实城市数字化转型基础，释放转型促创新、促改革、促發展的强大效应，为会展领域的数字化应用建设树立标杆。

【关键词】 数字孪生技术；数字孪生体；多场景应用

一、链数稽核系统建设背景

建设好政务区块链是当前国内各大数据中心的重大工作任务，链上数据高质量更是这项工作顺利实施的基石。数据共享不难，难的是数据质量，高质量的链上数据势必是政务区块链链上数据的核心资产。但是如果直接在链上进行数据治理，为时已晚，区块链的技术体系决定了其不可篡改性，造成低质量数据不仅共享失效同时更难更正。所以，在应用场景特别是标杆应用场景上链前，通过业务系统或者数据中台接入的待上链数据，要对其依据链管平台的要求，进行链数稽核，符合要求的业务场景数据才可上链，形成建链、上链、用链、管链的有效路径，链好似血管，而血液就是高质量的上链数据。

基于上述背景，需建立一套链数稽核系统，能够针对上链数据进行设立标准并进行质量稽核，同时完成上链。在本次项目中，需对专项资金项目监管链、危险废物管理等13个标杆场景的数据质量进行稽核，使上链数据可信、可靠、可用，并能持续为后续上链数据和业务场景提供数据质量稽核和治理服务。

二、链数稽核系统设计和实现

（一）链数稽核系统功能需求

1. 链数稽核服务

建立一个可视化的链数稽核服务，使用户能够轻松管理各种应用场景。提供数据目录管理功能，以便对上链数据进行分类和组织。支持智能合约的创建和管理，确保合约的正确性和安全性。管理各种涉链规则，包括数据格式、合规性等。并且对稽核结果进行记录和管理，以供审计和验证。

2. 政务区块链SDK

统一封装数据稽核和数据上链SDK，以供各区块链应用程序进行部署和使用。提供数据稽核功能，确保上链数据的合规性和完整性。同时支持数据的上链和用链，使区块链应用能够无缝集成这些功能。

3. 链下缓存数据服务

订阅区块链链上数据，以实时同步链上数据的变化。创建链下镜像缓存数据库，以供全市和各区的应用门户和数据展示使用。同时提供数据支持，确保应用门户和数据展示的实时性和可用性。

4. 身份链和监管链对接

根据区块链共性平台的统一身份认证要求，允许用户通过身份链进行身份认证和登录。根据监管链的统一要求，将稽核规则和结果上链，以便进行监管和存证。

这些功能需求将使链数稽核系统成为一个强大的工具，可以确保上链数据的质量和安全性，同时为各区块链应用提供一套标准化的工具和服务，以便进行数据稽核和上链操作。这将有助于提高政务区块链平台的可信度，简化开发人员的工作，使其能够更容易地构建安全和高质量的区块链应用。

（二）链数稽核系统功能整体设计

这个系统是上海市政务区块链平台的关键组成部分，旨在确保上链数据的质量和安全性。整体框架划分为硬件基础设施层、数据层、应用支撑层和应用层，为区块链应用系统、链数稽核管理员和委办部门应用链管理员提供服务。

硬件基础设施层：在硬件基础设施层，系统利用市电子网络的基础设施，结合区块链共性环境设施、网络存储、安全设备等来搭建系统的物理基础。这一层的建设是确保系统可用性和安全性的关键。

数据层：数据层分为三个主要组成部分。链数稽核库：用于为链数稽核服务提供数据支撑。这个库存储了链上数据，以便进行稽核和管理。日志库：用于存储链数稽核结果的日志信息，这对审计和追踪非常重要。链下镜像缓存库：用于对上链后的数据进行镜像缓存，以支持全市和各区的应用门户和数据展示。

应用支撑层：应用支撑层提供共性支撑，以支持上层的应用服务。这包括消息队列、流程引擎、规则引擎、表单设计器、报表设计器、大屏设计器等工具和服务，用于加强系统的功能和可定制性。

应用层：应用层包括以下三个主要组件。链数稽核服务：这是系统的核心组件，负责定义链数稽核规则和管理稽核结果。提供了可视化的链数稽核服务，包括应用场景管理、数据目录管理、智能合约管理、涉链规则管理和稽核结果管理等功能。政务区块链SDK：这个组件封装了数据稽核和数据上链SDK，为各区块链应用系统提供了标准化的工具，用于数据稽核、数据上链和用链。SDK分发到各区块链应用系统中，使其能够与链数稽核服务交互。链下缓存数据服务：为区块链门户和大屏提供链上数据的富应用支持，通过订阅链上数据并形成链下镜像缓存数据库来实现。

这个整体设计使链数稽核系统成为一个强大而全面的工具，为政务区块链平台提供了数据质量和安全性的保障，为各区块链应用系统的开发和部署提供了标准化的支持和工具。它有助于提高平台的可信度，简化了应用开发人员的工作，使他们能够更轻松地构建安全和高质量的区块链应用。

（三）链数稽核系统和其他系统间的接口

需要上链的应用系统场景，首先通过链数稽核服务进行目录、元数据、稽核规则定义，并由链数稽核服务进行认证授权管控。在各区块链应用场景需要进行数据上链时，运行链数稽核系统分发的链数稽核SDK进行数据稽核规则运算，运算通过后数据加签并调取链合约完成上链操作；链下镜像缓存库由完成数据稽核并上链后订阅合约进行数据留存，并统一存入链下镜像缓存库，为应用门户等各类数据应用进行支撑。

按照上海政务区块链统筹统建的要求，链数稽核服务通过身份链进行统一身份认证与登录，链数稽核规则按要求上监管链进行统一监管。

（四）链数稽核系统整体流程

系统整体流程如下：

系统管理员通过链数稽核服务新建应用场景、新建数据目录，并定义元数据和稽核规则，编辑智能合约。

区块链应用系统利用链数稽核系统提供的SDK包，配置相应参数，在数据上链时调用，完成数据稽核，稽核通过后由SDK包自动完成上链，稽核不通过返回区块链应用系统进行数据治理。

完成上链的数据，可以进行结果返回，并存入统一的链下镜像缓存库进行处理和存储，为后续链上应用进行数据支撑。

三、链数稽核系统应用成效

目前链数稽核系统已正式投入运行，功能方面包括链数稽核服务（涉链规则、数据目录、应用场景、智能合约、应用系统授权、稽核结果管理等）和链下数据缓存服务，并提供给应用系统统一的政务区块链SDK，应用系统通过SDK完成数据稽核、数据上链和数据用链。性能方面数据上链可达到300TPS/s以上，用链可达到1000TPS/s以上，区块链业务链大屏和门户查询速度可达到1000TPS/s以上。

链数稽核系统的建设，有效支撑了专项资金项目监管、进博会关键人员、危险废物管理、特殊食品追溯、业委会治理电子投票5个应用场景的数据稽核、上链、用链和统计查询，并为后续标杆应用场景与区块链交互打下了坚实基础。

〈朱铭杰（1979—），男，上海，硕士/副高级工程师，研究方向为算法设计、大数据、区块链〉

参考文献：

［1］ 刘畅. OLT上联链路线路侧双物理路由成环稽核与改造案例分享［J］. 科学与信息化，2022（13）：64-66.

［2］ 宫飞翔，田世明，李德智，等. 基于区块链的需求响应系统设计［J］. 电力信息与通信技术，2020，18（06）：82-88.

［3］ 柏小三. 基于区块链的供应链金融大数据防篡改仿真算法研究［J］. 九江学院学报（自然科学版），2020，35（03）：65-68.

［4］ 吴彦铭，钟兴国，赵晖. 区块链技术在智慧校园中的运用［J］. 江西通信科技，2021（02）：16-17.